말기신부전 환자가 투석을 위해 투석혈관(동정맥루) 조성술을 했을 때 발생하는 혈관의 협착을 예방할 수 있는 지지체가 개발됐다.
연세대학교 의과대학 의학공학교실 연구팀(성학준 교수, 하현수 강사, 이찬희 연구원)은 투석 혈류를 개선해 협착증을 막을 수 있는 의료기기를 개발하고, 그 효과를 동물실험을 통해 확인했다고 밝혔다.
연구결과는 재료과학분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’(Advanced Science, IF 17.521)에 게재됐다.
투석혈관에서 발생하는 이상혈류[세브란스병원 제공]
말기신부전 환자가 받는 혈액투석의 혈액량은 분당 200mL 정도다. 이렇게 많은 혈액량을 견딜 만큼 두꺼우면서 피부와 가까운 혈관은 존재하지 않는다. 따라서 손목이나 팔꿈치에 인위적으로 동맥과 정맥을 연결해 혈관을 넓히는 동정맥루 조성술을 하게 된다.
인공적으로 만든 투석혈관(동정맥루)에서는 혈관이 좁아지는 협착이 빈번하게 발생한다. 빠르고 강하게 이동하는 동맥 혈류의 높은 압력을 정맥이 버티지 못하기 때문이다.
연구팀은 우선 컴퓨터 모델링을 이용해 동적인 움직임을 시각화하는 전산유체역학 기술을 통해 투석 혈류의 문제를 살폈다. 투석혈관의 갑자기 이완되는 정맥 부분에서 혈액이 소용돌이치는 이상혈류가 발생하는데, 이러한 혈류가 혈관 협착을 일으킨다.
연구팀이 개발한 투석혈관 조성술 기기 개요[세브란스병원 제공]
연구팀은 투석혈관을 바깥쪽에서 지지해 정맥의 확장을 조절하고, 좋은 혈류를 유도하는 새로운 의료기기를 개발했다. 브릿지 구조라는 설계를 통해 기기에 가해지는 힘을 조절했고, 과도한 정맥 이완을 막아 이상혈류를 예방했다. 기기가 인체 내에서 스스로 혈관을 감쌀 수 있도록 형상기억고분자 신소재를 활용했다.
연구팀은 다양한 크기의 동물실험을 통해 새로 개발한 기기의 기능을 확인했다고 밝혔다. 새 기기를 활용한 동정맥루 조성술을 받은 동물에서는 기존 기기를 활용한 대조군에 비해 혈관 협착증 발생이 5배 감소했다. 시술 6개월 후 혈류량을 비교했을 때는 2.5배가 향상됐다. 혈관 바깥 방향으로 평활근이 증가하며 투석혈관이 성공적으로 자리잡았다.
성학준 교수는 “전산유체역학과 형상기억고분자 신소재 기술을 이용해 신개념 의료기기를 제작했다”며 “혈액 흐름을 개선해 혈류량을 늘렸을 뿐만 아니라 혈관투석로 수술의 대표적인 부작용인 협착증을 예방할 수 있었다”고 말했다.
